苏北盆地古近系阜宁组二段页岩油储层岩石力学特征及其控制因素

为查明苏北盆地页岩油储层可压性特征及压后孔、缝变化规律,以古近系阜宁组二段(阜二段)为研究对象,对岩石力学特征、压裂效果及其影响因素进行研究。用计算机高分辨断层扫描成像技术(多尺度CT扫描)对岩样进行三维重构,获取孔、缝结构参数;开展地层围压下三轴力学实验,获取岩石力学参数;将压裂后的岩样按相同位置和方向再次进行多尺度CT扫描,获取压裂后三维孔、缝结构图像。根据应力-应变曲线特征,将本区页岩划分为3种类型。①1型页岩,为破裂曲线波浪下降,压后形成复杂网状缝页岩。②2型页岩,为破裂曲线类型多样,具波浪下降和垂直下降形状,压后缝网较发育的页岩。③3型页岩,为破裂曲线垂直下降,破裂后整体较完整,压后多形成纵向劈裂缝、缝网不发育的页岩。这3种类型页岩压后孔隙变化特征是:1型和2型页岩直径10~50μm孔隙占比减少,直径50~100μm孔隙增多,直径300μm以上孔隙孔容贡献增大;3型页岩压裂前、后孔径分布及孔容贡献变化不明显。研究表明,抗压强度与弹性模量、剪切模量具有正相关关系,与泊松比具有V型曲线关系;碳酸盐和黏土矿物含量是控制本区页岩力学性质的主要因素,石英和有机碳含量为次要因素。孔隙度及纹层发育特征是页岩储层可压性特征的重要影响因素。

鄂尔多斯盆地临兴地区致密砂岩储层岩石力学参数和地应力分析

地质力学分析在油气勘探开发过程中发挥重要作用,但临兴地区下石盒子组储层地应力研究相对滞后。在岩石力学实验和阵列声波测井分析基础上,对临兴地区下石盒子组储层致密砂岩岩石力学参数和地应力开展评价。结果表明:①临兴地区下石盒子组静态杨氏模量14.7~37.1 GPa,静态泊松比0.207~0.294,致密砂岩动静态岩石力学参数呈良好的线性关系,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,杨氏模量和泊松比明显增大;②临兴地区下石盒子组最大水平主应力43~94 MPa,最小水平主应力在4~27 MPa,Ⅰ类、Ⅱ类到Ⅲ类储层,致密砂岩最大和最小水平主应力明显增大。本研究成果可为临兴地区滚动勘探开发提供基础地质依据。

渤海油田潜山储层岩石力学参数研究——以蓬莱油田和锦州南油田为例

岩石力学参数表征岩石力学性质,在裂缝性潜山储层中表现为不同于砂泥岩储层的特征。有效裂缝的发育程度对纵波、横波测井值有一定的影响,由此计算得到的岩石力学参数也有相应的变化。研究发现,岩石力学参数在潜山储层不同岩生、不同储层类型中有不同的响应特征;在裂缝发育段岩石力学参数表现为"高泊松比、高体积压缩系数、低杨氏模量、低剪切模量"的特征。

砾岩地层岩石力学参数测井预测模型构建与应用

为评价某地区砾岩岩石力学特性,取岩心开展三轴压缩、巴西劈裂等力学试验,获取杨氏模量、泊松比、抗压强度和抗张强度等静态岩石力学参数。对试验数据进行深度归位,经测井曲线标准化等预处理后,使岩心岩石力学参数与测井数据匹配,将纵波时差、体积密度等测井数据与岩石力学参数进行数理统计法拟合,构建岩石力学参数的测井预测模型。根据模型计算得到的岩石力学参数,结合地应力、地层孔隙压力资料,计算地层坍塌压力、破裂压力等井壁稳定性评价参数。与实际的钻井和压裂工程的资料对比表明,基于试验数据构建的岩石力学参数模型较为合理,对研究区块砾岩地层具有良好的适应性。

低渗储层岩石的力学性质及其控制因素——以牛庄洼陷牛35块沙三中为例

以低渗储层岩石为研究对象,利用三轴岩石力学测试系统对牛庄洼陷牛35块低渗储层岩石进行岩石力学测试,获得了低渗储层岩石在储层条件下的弹性模量、泊松比和抗压强度等岩石力学参数。将岩心观察、统计分析与岩石力学试验相结合,探讨岩石力学性质的影响因素。实验测得牛35块的3口单井岩石力学参数,即抗压强度、弹性模量、内聚力等,牛35井高于河125-1井及牛104井;岩石样品的弹性模量、泊松比和抗压强度随着围压的增加而增大,即岩石强度随着围压的增大而增大;应力应变曲线中,岩石样品轴向应变小于3%,符合脆性岩石特征;与河125-1井、牛104井泥质粉砂岩相比,牛35井粉砂岩中脆性矿物,如长石、石英含量高,粘土矿物少,先存薄弱面更少,均一性更好;岩石强度牛35井强于河125-1井及牛104井。

南海西部低孔超低渗储层岩石力学实验研究

南海西部海域DF13-1区块储层低孔低渗,属于难动用储层。本文根据收集到的DF13-1区块不同地层不同深度处的26块岩心,进行了室内岩石力学实验,探索地层单轴抗压强度随孔隙度、密度等物性参数,以及弹性参数的变化规律。研究结果表明,DF13-1区块地层单轴抗压强度与孔隙度、密度等物性参数相关性差,而与弹性模量相关性强,尤其是强度随弹性模量呈显著的幂律模型关系。

多参数表征储层岩性及其对储层物性的影响

火成岩岩石种类多、岩性复杂、储层非均质性强,精确表征火成岩岩性特征、分析岩性对储层物性的影响,对火成岩油气藏的勘探开发意义重大。利用测井资料、岩石力学参数、岩石物理特征等多种参数相结合的方法,对Hsh2井区二叠系火成岩岩性及其对储层物性的影响进行了探讨。研究表明:岩性是火成岩储层物性其他影响因素的基础;凝灰岩和安山岩的渗透率、孔隙率较大,裂缝发育,为有利的储层岩性,其次是玄武岩;多参数综合分析法可以较准确地识别岩石岩性。

利用岩石弹性模量定量评价潜山储层产能的方法

渤海油田潜山储层岩性复杂、孔隙结构复杂、非均质性强,导致测井响应特征复杂,而DST测试一般都是对潜山井段进行大段合试,因此潜山产出层段的划分缺乏可靠的依据。针对该难点,对基质孔隙和裂缝同时存在的双重孔隙介质Biot理论进行推导,并模拟双孔介质情况下岩石的弹性模量与裂缝孔隙度的关系,发现弹性模量随裂缝孔隙度的增大而减小,而裂缝孔隙度是影响潜山裂缝性储层产能的关键参数。因此,应用弹性模量进行潜山储层产能评价具有坚实的理论基础,进而建立弹性模量与产出剖面测井的关系,然后利用这一关系评价潜山储层的产能。文中提出的这种潜山储层产能评价的方法在渤海锦州南油田多口井潜山储层评价中取得了较好的应用效果,证实了该方法的有效性,同时也扩展了阵列声波测井的应用范围。

储层岩石毛管束模型研究

毛管束模型是把实际多孔介质的孔隙网络看成由一组等长度、不等直径的毛细管所组成,这种模型在油层物理及渗流力学中应用最广。本文为了研究储层岩石的毛管束模型,通过实验数据对毛管束模型半径赋值,并通过求取毛管压力曲线来探讨毛管束模型。最后对毛管束模型进行了深入地分析讨论:对于像初次驱替毛管压力曲线这样的简单现象,如果将它从相关的其他现象中孤立出来进行考虑,则可用毛管束这样不完善的模型来解释这种现象。但是,用它来精确模拟实际孔隙介质存在问题,这是因为毛管束模型过于简化。

鄂尔多斯盆地大牛地气田致密砂岩储层三维岩石力学参数场研究

作为中国石化重要的天然气勘探开发基地之一,鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密砂岩气藏目前水平井压裂开采效果不理想。针对该气田上古生界致密砂岩储层岩石力学参数研究较为薄弱的现状,在对目的层岩心力学参数单轴/三轴压缩试验测试和纵横声波速度测试的基础上,首先建立了静态、动态弹性参数转换关系和纵横波速关系;在此基础上结合前人成果构建了岩石力学参数单井计算模型;并进一步运用测井资料和三维地震层速度资料确定了目的层力学参数场特征。结果表明,该区上古生界致密砂岩储层内聚力在2~10MPa之间,内摩擦角在30°~42°之间,抗张强度多数集中在5~15MPa之间,抗压强度多数集中在150~250MPa之间。太2段—盒1段弹性模量大部分在15~40GPa之间,泊松比在0.22~0.27之间,横向上每一层岩石弹性参数都存在明显的非均一性,垂向上随深度增加岩石力学参数呈变大趋势。该研究成果一方面可为该区地应力场模拟、气田钻完井设计及目的层压裂改造施工提供基础力学参数,同时研究中确定的动静态岩石力学参数转换、纵横波速等定量关系可为邻近地区相关研究提供参考或借鉴。

花岗岩储层储集性能定量评价方法及应用

常规录井、测井数据是钻探过程中了解地层真实情况的第一手资料,基于该类资料的储层储集性能评价是花岗岩潜山油气藏安全钻探和高效开发的基础,但常规录井、测井均有其局限性,应用该类参数直接进行储层评价的准确度不高。从地层岩石力学性质出发,深入分析了录井功指数和测井岩石力学参数评价模型的原理与应用特点,引入模糊数学理论将二者有机地结合起来,建立了测录综合评价体系,弥补了单一评价体系的不足,尤其是测录综合评价系数的确定可对花岗岩储层进行快速识别与评价。同时,该方法将原有多参数体系降维成单参数评价体系,消除了多参数造成的多解性,实现了花岗岩储层储集性能的定量评价。实际应用结果表明,该方法能够较好地满足矿场勘探要求,具有良好的应用前景。

地应力剖面在储层开发中的应用──以川西XL气田沙溪庙组储层为例

地应力剖面的研制为测井资料开辟了新的应用领域。通过对川西XL气田 4口井的地应力剖面分析 ,川西XL气田沙溪庙组储层岩石力学参数、三向主应力、水平应力场方向、工程常用压力及出砂指数有如下特征 :孔隙、裂缝的发育程度能够对储层的力学性质产生影响 ;三向主应力一般满足关系式 :σH>σV>σh,裂隙发育的层位水平主应力、破裂压力较围岩低 ,坍塌压力较围岩高 ;水平主应力方向与川西区域构造水平主应力方向基本一致 ,但个别层位主应力方向发生了较大变化 ;出砂指数值较高 ,基本不存在出砂现象。

基于物理信息约束的页岩油储层可压性评价新方法

储层可压性的准确评价是储层压裂设计和压后产能评估的重要前提。目前,采用岩石力学参数进行页岩可压裂性评价取得了较好的现场应用效果。因此,如何准确获取岩石力学参数成为至关重要的问题。通过建立一种基于物理信息约束的神经网络模型,该模型采用物理和数据双驱动,仅使用少量数据就能够实现岩石力学参数的准确预测。为验证模型性能的优异性,采用人工神经网络、随机森林和XGBoost模型与之进行对比。结果表明,物理信息约束的神经网络在少量数据下预测岩石力学参数的平均准确率高于95%,性能远优于其他模型。采用物理信息约束的神经网络预测得到弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂韧性4种岩石力学参数,基于岩石力学参数对储层可压性的影响,建立了基于脆性指数和力学参数的可压性评价方法。最后,以渤海湾盆地沧东凹陷K2段不同储层可压性为例进行验证。结果表明:研究区整体可压性较好,其中,纹层状混合质页岩可压裂指数高于0.7,可压性良好;纹层状长英质页岩、厚层状灰云质页岩和薄层灰云质页岩可压裂指数均处在0.4~0.7,可压性中等。评价结果与实际施工现场各储层日采油量进行对比,证实了可压性智能评价方法的可靠性,该方法可以推广至页岩储层可压性评价工作中。

页岩储层可压性剖面模型研究及应用

水力压裂是有效开发页岩储层的关键技术,页岩的可压裂性是评价页岩储层被有效压裂程度的一个定性指标.岩石力学实验、全岩分析等常规方法因受取心层段、成本等限制,求取的可压性指数存在片面、不连续等缺点.借助测井方法代替常规方法求取目标储层岩石力学参数与矿物组成,结合岩石脆性、矿物组分、成岩作用等影响因素建立了单井可压性剖面模型,利用模型计算了孔南地区页岩储层可压性剖面并对其进行了定量评价,模型方法与实验方法的计算结果较为一致.可压性剖面模型的应用,实现了对整个储层的连续评价,可为页岩储层有效开发提供准确参考依据.

深潜山碳酸盐岩双品质压裂层优选技术及应用

廊固坳陷河西务潜山带深潜山碳酸盐岩储层,基质孔隙低、非均质性强,自然产能低,只有进行大型酸化压裂才能获得高产。如果只进行井筒储层划分,不考虑井旁储层及工程参数评价,会出现压前储层评价与压后效果差异较大等复杂问题。利用常规及成像测井资料可以对裂缝、溶洞、物性等储层品质特征进行精细刻画及定量评价;远探测阵列声波资料,可以对井旁远端的地质体构造成像,得到最小水平主应力、脆性、破裂压力等岩石物理工程品质参数。通过储层品质与工程品质综合评价指数模型及评价标准的建立,形成井壁储层精细评价与井旁工程参数相结合的立体评价方法,实现碳酸盐岩储层段的双品质有效评价,为压裂施工设计、优选压裂层段和措施改造提供了可靠的依据。通过河西务潜山带的应用,多口井获得突破,提高了选层的精准性以及地质认识的指导性,为深潜山非均质储层酸压改造及高效勘探开发提供了技术支撑。

准噶尔盆地东南缘芦草沟组页岩储层特征及其影响因素

通过野外地质调查、剖面实测、页岩气调查井(ZY3井)资料采集和样品测试,分析了芦草沟组沉积相、岩相特征,从矿物组成、孔渗特征和岩石力学参数等角度研究了芦草沟组页岩储层特征及主要储集空间类型,并探讨了其影响因素。结果显示:芦草沟组页岩储层整体呈特低孔(平均值0.98%)、特低渗(平均值0.04mD,1mD≈0.987×10^-3μm^2)的特征;微观孔隙以连通性、吸附性较差的微米级基质粒间孔为主,主要储集空间类型为裂缝和微裂缝,气体多以游离态赋存;页岩样品的柏松比(平均值0.22)与杨氏弹性模量(平均值1.34×10^4MPa)交会图以及高脆性矿物含量(平均值66.98%)均指示其具有良好的可压裂性和天然裂缝发育条件。认为芦草沟组页岩储层发育主要受沉积环境、矿物组成和成岩作用影响。

莺歌海盆地乐东区低渗透砂岩储层横波时差预测方法研究

莺歌海盆地乐东区低渗透砂岩储层的岩石力学参数不清晰导致该区天然气的勘探开发受到制约.纵、横波时差的精确预测是求取岩石力学参数的关键,但该区实际生产过程中普遍缺乏横波时差这一重要地球物理资料.基于这一实际情况,本研究分别采用实测纵横波资料拟合模型和Xu-Whit模型对莺歌海盆地乐东区低渗透砂岩储层的横波时差进行了预测,同时对两种模型的预测结果进行了对比.在此基础上,利用Xu-White模型预测的横波时差对莺歌海盆地乐东区低渗透砂岩储层的岩石力学参数进行了计算.结果表明:利用实测纵横波资料拟合模型预测的横波时差存在较大误差,难以满足下一步的勘探开发要求;Xu-White模型是基于密度曲线、泥质含量以及孔隙度等实际资料对横波时差进行预测的,预测精度较高,可满足下一步的勘探开发要求;经计算,莺歌海盆地乐东区低渗透砂岩储层的动态杨氏模量在20~50 GPa之间,动态泊松比在0.1~0.3之间,内摩擦角在20°~40°之间,抗张强度在15~30 MPa之间.本研究可为莺歌海盆地乐东区的地应力场模拟以及目的层优化压裂设计提供可靠的岩石力学参数,对该区低渗透砂岩储层天然气开发的地质工程一体化也具有重要意义.

储层条件下致密砂岩动静态弹性力学参数实验研究

岩石动、静态弹性参数之间存在差异,开展储层条件下岩石动、静态弹性参数实验,确定动、静态弹性参数转换关系,对储层压裂改造有重要的实际意义。利用NER公司的Auto Lab 1500对苏里格气田致密砂岩进行模拟储层条件(包括地层温度、压力)下的岩石力学性质测试。结果表明:(1)同一批岩样,相同测量条件下测量得到的动态杨氏模量大于静态杨氏模量,且动态杨氏模量与静态杨氏模量有较好的线性关系,动态泊松比大于静态泊松比,但无明显相关性。(2)同一块岩芯,纵、横波速度随围压增大而增大,随温度升高而减小;动、静态杨氏模量随压力的增大而增大,动态杨氏模量随温度增大而减小,静态杨氏模量随温度升高而增大;动态泊松比随围压增大而减小,随温度升高略微减小,静态泊松比随围压增大而增大,随温度升高减小明显。对产生这种现象的机制进行分析,并确定在不同温度、压力条件下动、静态弹性参数之间的转换关系,为苏里格地区致密砂岩储层地层条件下岩石力学性质的研究提供了基本参数,对制定油气层的压裂施工方案提供参考依据。

页岩脆性的综合评价方法——以四川盆地W区下志留统龙马溪组为例

页岩储层的脆性特性对页岩气的开发效果具有重要影响,脆性页岩有利于天然裂缝的发育和压裂后形成具有一定导流能力的网状复杂裂缝,从而提高页岩产气量。为了探寻页岩脆性特征,弥补单一学科技术评价页岩脆性存在的不足,提出了一种利用X射线衍射、计算弹性参数和室内岩石力学测试3种技术来综合评价页岩脆性的方法,即通过分析页岩矿物组分含量、泊松比、杨氏模量、横纵波比参数和岩石应力、应变性质,对页岩储层的脆性特征进行综合评价。将该方法应用于四川盆地W区下志留统龙马溪组黑色页岩的脆性评价,结果表明:该区龙马溪组二段脆性好于龙马溪组一段,龙马溪组二段在1 535～1 541m层段时,具有高的石英含量,较低的泊松比、横纵波比和较高的杨氏模量值;深度在1 541m时岩样的应力、应变曲线负坡较陡,页岩储层的脆性指数大于50%,有利于对页岩储层进行压裂改造。实践证明:该方法具有较高的有效性,与实际压裂测试结果吻合较好,可作为压裂选层的重要依据。

二叠盆地Wolfcamp页岩油层测井评价研究

以二叠盆地米德兰次盆Wolfcamp页岩为例,总结页岩油层测井评价流程、方法和应用,建立适合Wolfcamp页岩的测井评价模型。以测井资料和岩心分析资料为基础,分析页岩油层的矿物组成、物性特征,将页岩中有机质视为特殊矿物,应用ELANPlus模块评价页岩储层的矿物含量和孔隙度,建立矿物组分渗透率模型。以岩心分析含水饱和度刻度,确定Indonesia公式评价Wolfcamp页岩储层含水饱和度的计算参数。结合Wolfcamp页岩储层发育灰质夹层的特点,应用Passey法评价富含石英、黏土页岩和体积密度法评价富含方解石页岩总有机碳含量。以纵波时差和横波时差测井评价页岩储层弹性模量、泊松比、岩石脆性指数等力学参数,为水平井初步确定有利压裂段提供依据。利用成像测井资料、偶极声波测井资料确定最大水平主应力方向,结合常规测井资料评价最大、最小水平主应力大小、垂向应力及其与水平主应力的大小关系,确定水平井安全钻井方向。